Please use this identifier to cite or link to this item: http://cmuir.cmu.ac.th/jspui/handle/6653943832/79995
Full metadata record
DC FieldValueLanguage
dc.contributor.advisorSongyot Anuchapreeda-
dc.contributor.advisorJianming Wu-
dc.contributor.advisorSawitree Chiampanichayakul-
dc.contributor.advisorSingkome Tima-
dc.contributor.authorLiu, Yuanzhien_US
dc.date.accessioned2024-08-27T01:09:00Z-
dc.date.available2024-08-27T01:09:00Z-
dc.date.issued2024-07-15-
dc.identifier.urihttp://cmuir.cmu.ac.th/jspui/handle/6653943832/79995-
dc.description.abstractOvarian cancer is a malignant gynecological neoplasm, causing a high mortality rate and relapse rate for women. The focus of this study was on platinum-sensitive recurrent ovarian cancer (PSROC), one of the most prevalent types of recurrent ovarian cancer for which chemotherapy is still the primary choice of treatment. The guidelines have proposed some treatment strategies for PSROC, but the effectiveness of these might vary from person to person. Meanwhile, chemotherapy always causes serious leukopenia or neutropenia, severely hampering cancer treatment. Although G-CSF is widely accepted for leukopenia, it does not reduce the incidence of infection-related illnesses in leukopenia patients. Natural products and traditional herbal medicines can provide novel options for leukopenia treatment, one of these is Sanguisorba officinalis (S. officinalis) which is used in Chinese traditional clinics. However, the complex components and the uncertain mechanism hindered the further clinical use of S. officinalis. Evidence has shown that cluster of differentiation 38 (CD38) might possess advantages in improving leukopenia and the antibacterial ability of myeloid cells through the activation of ADP-ribosyl cyclase and the associated cascades. In this study, to seek the optimal therapeutic schedule for individualized PSROC, a Bayesian network meta-analysis was performed to compare the therapeutic effects and toxicity of different treatment options by indirect or direct evidence. To confirm whether CD38 represented a viable therapeutic target of leukopenia, a CD38 receptor-based pharmacophore virtual screening was first established to find novel CD38 agonists from S. officinalis and investigate bioactivities of the compounds on leukopenia. The results declared that the carboplatin-pegylated liposomal doxorubicin-bevacizumab combination provided the greatest progression-free survival (PFS) (hazard ratio [HR] 0.59, 95% credible interval [CI] is between 0.51and 0.68) in the initial stage of chemotherapy. The carboplatin- paclitaxel-bevacizumab combination had the best overall survival (OS) (HR 1.22, 95% CI 1.09 to 1.35), and objective response rate (ORR) (odds ratio 1.22, 95% CI 1.09 to 1.35). The maintenance stage analysis suggested that platinum-based-poly (ADP-ribose) polymerase inhibitors (PARPi) (HR 0.66, 95% CI 0.59 to 0.74) and platinum-based-bevacizumab (HR 0.64, 95% CI 0.55 to 0.75) had priority in patients with BRCA wide-type, but only platinum-based-PARPi was suitable for BRCA mutation patients. The safety evaluation showed that bevacizumab addition therapy and PARPi addition therapy resulted in a significant discontinuation rate and adverse events of grade three or higher, with thrombocytopenia and neutropenia grade ≥3 being more pronounced. Leukopenia potentially develops into a life-threatening disease in cancer patients, and effective drug treatments are still lacking in clinical practice. Thus, a pharmacophore generation algorithm based on the CD38 receptor was constructed for a novel drug discovery. Virtual screening and drug affinity responsive target stability (DARTS) test found three novel compounds (ziyuglycoside II, brevifolincarboxylic acid, and 3,4-dihydroxy-5-methoxybenzoic acid), which had a high binding affinity to the structure of CD38 protein. Likewise, enzymatic activity assay of ADP-ribosyl cyclase demonstrated the three selected monomers promoted cytoplasmic Ca2+ elevation and nicotinamide adenine dinucleotide (NAD+) degradation in NB4 cells (promyelocytic cell line), which indicated ziyuglycoside II, brevifolincarboxylic acid, and 3,4-dihydroxy-5-methoxybenzoic acid were the ADP-ribosyl cyclase agonists of CD38. The three ADP-ribosyl cyclase agonists in vitro confirmed that the differentiation of myeloid cells and the antibacterial function of NB4 cells were induced in an ADP-ribosyl cyclase-dependent manner. The ADP-ribosyl cyclase agonists were enriched in leukopoiesis, leukocyte immunity, and type II interferon or Interferon-gamma (IFN-γ) generation through network pharmacology prediction. The biological activity results of NB4 cells further demonstrated the induction of myeloid development and function by IFN-γ treatment. In addition, laser scanning confocal microscopy analysis, hematologic parameters measurement, and flow cytometry demonstrated that ADP-ribosyl cyclase agonists and IFN-γ successfully restored the number and bactericidal effect of myeloid cells in irradiation-induced leukopenia mice and a zebrafish model. Both in vitro and in vivo experiments revealed that ADP-ribosyl cyclase agonists could enhance the production and anti-infection effect of mature myeloid cells, which might be ascribed to ADP-ribosyl cyclase activity as well as IFN-γ synthesis. GO and KEGG tools revealed that the mechanism may be related to calcium signaling, positively regulated IFN-γ production, and myeloid formation. The incorporation of Ca2+ channel inhibitors caused the compounds to fail to induce IFN-γ expression and myeloid differentiation, which indicated that the activation of Ca2+ signaling mediates leukopoiesis in the ADP-ribosyl cyclase agonists treatment. Subsequently, Western blotting and immunofluorescence showed that the screen-out compounds could activate the calcineurin enzyme of NB4 cells and drive the nuclear factor of activated T cells 2 (NFAT2) expression and nuclear translocation. Likewise, the Ca2+ channel inhibitors, the calcineurin activity inhibitor suppressed the synthesis of IFN-γ and the myeloid differentiation in the NB4 cell line by blocking the nuclear import of NFAT2. In summary, the platinum treatment plus PARPi or bevacizumab had superiority in extending survival ratios for PSROC patients, but BRCA mutation should be considered. Moreover, the ADP-ribosyl cyclase agonists exhibited improved leukopoiesis, favorable myeloid differentiation, and high immune response, resulting from triggering CD38/ADP-ribosyl cyclase-Ca2+-NFAT signaling axles. This developed CD38 receptor-based drug screening model provided a new approach to high-throughput drug screening for leukopenia.en_US
dc.language.isoenen_US
dc.publisherChiang Mai : Graduate School, Chiang Mai Universityen_US
dc.subjectOvarian canceren_US
dc.subjectLeukopeniaen_US
dc.subjectNeutropeniaen_US
dc.subjectInfectionen_US
dc.subjectNatural planten_US
dc.titleScreening active compound from Sanguisorba officinalis on induction of Leukocyte production via CD38 protein targeting in cancer therapy-induced Leukopeniaen_US
dc.title.alternativeการคัดกรองสารออกฤทธิ์จาก Sanguisorba officinalis ต่อการเหนี่ยว นำการสร้างนิวโทรฟิลผ่านโปรตีนเป้าหมาย ซีดี 38 ในการรักษามะเร็งที่สัมพันธ์กับภาวะนิวโทรฟิลต่ำen_US
dc.typeIndependent Study (IS)
thailis.controlvocab.lcshOvaries-
thailis.controlvocab.lcshOvaries -- Cancer-
thailis.controlvocab.lcshNeutropenia-
thesis.degreedoctoralen_US
thesis.description.thaiAbstractมะเร็งรังไข่ (ovarian cancer) เป็นมะเร็งหรือเนื้องอกทางระบบสืบพันธุ์ของผู้หญิง (gynecolo- gical neoplasm) ซึ่งเป็นสาเหตุทำให้เกิดอัตราการเสียชีวิตที่สูงในผู้หญิง อีกทั้งพบว่าสามารถกลับมาเป็นซ้ำได้ด้วย การศึกษานี้ได้มุ่งเน้นมะเร็งรังไข่ชนิด platinum-sensitive recurrent ovarian cancer (PSROC) ซึ่งเป็นมะเร็งรังไข่ชนิดหนึ่ง ที่พบมากในปัจจุบันนี้ การรักษามะเร็งรังไข่ที่นิยมมากที่สุดในปัจจุบันนี้คือเคมีบำบัด นอกจากนี้ยังมีการใช้วิธีการอื่นร่วมด้วยเพื่อช่วยในการรักษาสำหรับ PSROC อย่างไรก็ตามก็ยังพบว่าไม่มีประสิทธิภาพเท่าที่ควร ทั้งนี้อาจเป็นเพราะความแตกต่างในแต่ละบุคคลในการตอบสนองในแต่ละวิธีการรักษาก็เป็นได้ อย่างไรก็ตามการรักษาด้วยเคมีบำบัดก็ยังพบว่าเกิดผลข้างเคียงที่รุนแรงต่อผู้ป่วยที่ได้รับการรักษา โดยเฉพาะภาวะเม็ดเลือดขาวต่ำ (leukopenia) หรือภาวะนิวโทรฟิลต่ำ (neutropenia) ที่เกืดขึ้นอย่างรุนแรง ถึงแม้ว่าการใช้ G-CSF จะเป็นที่ยอมรับและถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในผู้ป่วยที่มีภาวะเม็ดเลือดขาวต่ำ แต่ G-CSF นั้นก็ยังไม่สามารถลดอัตราการเกิดการเจ็บป่วยที่สัมพันธ์กับการติดเชื้อ (infection-related illnesses) ในผู้ป่วยที่มีเม็ดเลือดขาวต่ำได้ ดังนั้นผลิตภัณฑ์ธรรมชาติและสมุนไพรทางการแพทย์พื้นบ้านจึงเป็นอีกทางเลือกหนึ่งสำหรับการรักษาภาวะเม็ดเลือดขาวต่ำในผู้ป่วยมะเร็งรังไข่ พืชที่น่าสนใจในการศึกษานี้คือ Sanguisorba officinalis (S. officinalis) ซึ่งเป็นพืชที่มีการนำมาใช้เพื่อการรักษาในคลินิกแพทย์แผนจีน อย่างไรก็ตามองค์ประกอบของสารที่ซับซ้อนในพืชรวมทั้งกลไกของสารที่ยังไม่ทราบแน่ชัดเป็นอุปสรรคที่สำคัญต่อการที่จะนำ S. officinalis มาใช้ทางคลินิกในอนาคต จากการศึกษาพบว่าโปรตีน cluster of differentiation 38 (CD38) เป็นโปรตีนที่ช่วยทำให้การสร้างเม็ดเลือดขาวเพิ่มขึ้น ส่งผลให้ภาวะเม็ดเลือดขาวต่ำดีขึ้น อีกทั้งมีผลเพิ่มการทำงานของเม็ดเลือดขาวในสายมัยอิลอยด์ในการทำลายเชื้อแบคทีเรียผ่านการกระตุ้นเอ็นไซม์ ADP-ribosyl cyclase และการส่งสัญญานภายในเซลล์ที่เกี่ยวข้อง ในการศึกษานี้เป็นการหาสภาวะที่เหมาะสมของวิธีการรักษาเฉพาะ PSROC โดยใช้โปรแกรมวิเคราะห์ Bayesian network meta-analysis นำมาเปรียบเทียบกับผลของการรักษาและความปลอดภัยของการรักษาที่แตกต่างกันทั้งทางตรงและทางอ้อม นอกจากนี้เพื่อเป็นการตรวจสอบว่า CD38 เป็นโปรตีนเป้าหมายที่เกี่ยวข้องกับการรักษาภาวะเม็ดเลือดขาวต่ำหรือไม่ การคัดเลือกหาสารประกอบที่เป็นสารออกฤทธิ์ที่มีโครงสร้างที่เกี่ยวข้องกับการจับกับโปรตีนตัวรับ CD38 (CD38 receptor) ที่มีผลในการออกฤทธิ์ทางเภสัชวิทยาของสาร (CD38 receptor-based pharma- cophore virtual screening) ได้ถูกนำมาใช้เป็นครั้งแรก เพื่อค้นหาสารที่เป็นตัวกระตุ้น CD38 (CD38 agonists) ตัวใหม่จากพืช S. officinalis และศึกษาเกี่ยวกับการทำงานทางชีวภาพของสารออกฤทธิ์ในภาวะเม็ดเลือดขาวต่ำ ผลการทดลองพบว่าส่วนผสมของยา carboplatin-pegylated liposomal doxoru- bicin-bevacizumab ให้ผลที่ดีที่สุดต่อการมีชีวิตรอดที่ปราศจากการลุกลามเพิ่มขึ้นของเซลล์มะเร็ง (progression-free survival; PFS) ที่ hazard ratio [HR] 0.59, 95% credible interval [CI] 0.51 ถึง 0.68 ในระยะเริ่มต้นของการรักษาด้วยยาเคมีบำบัด ส่วนผสมของยา carboplatin-paclitaxel-bevacizumab มีความสัมพันธ์ที่ดีที่สุดกับการมีชีวิตรอดของผู้ป่วย (overall survival; OS) ที่ HR 1.22, 95% CI 1.09 ถึง 1.35 และมีการตอบสนองต่อยา (objective response rate; ORR) ที่odds ratio 1.22, 95%CI 1.09 ถึง 1.35 จากการวิเคราะห์ maintenance stage สนับสนุนว่า platinum-based-poly (ADP-ribose) polymer- ase inhibitors (PARPi) (HR 0.66, 95% CI 0.59 ถึง 0.74) และ platinum-based-bevacizumab ที่มีค่า HR 0.64, 95% CI 0.55 ถึง 0.75 ให้ผลที่ดี และสามารถนำมาใช้กับผู้ป่วยที่มีการแสดงออกของโปรตีน BRCA แบบดั้งเดิม (wide-type) อย่างไรก็ตามยังพบว่า platinum-based-PARPi จะมีความเหมาะสมเฉพาะในผู้ป่วยที่มีการแสดงออกของโปรตีน BRCA แบบกลายพันธุ์ (mutant) เท่านั้น การประเมินความปลอดภัยแสดงให้เห็นว่า bevacizumab และ PARPi ที่เพิ่มเข้าไปในการรักษา ให้ผลในการยับยั้งอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ และให้ผลไปในทิศทางตรงกันข้าม (adverse events) ในระดับเกรด 3 หรือมากกว่า ร่วมกับมีภาวะเกล็ดเลือดต่ำ (thrombocytopenia) และนิวโทรฟิลต่ำ (neutropenia) ตามมาอย่างชัดเจน ในภาวะเม็ดเลือดขาวต่ำถือว่าเป็นภัยคุกคามที่เป็นผลมาจากโรคมะเร็ง และในขณะนี้ยังขาดยาที่เหมาะสมที่จะนำมาใช้ในการรักษาทางคลินิก ดังนั้นการหาสารออกฤทธิ์ที่มีโครงสร้าง ที่สามารถจับกับตัวรับ แล้วมีผลในการออกฤทธิ์ทางเภสัชวิทยา (pharmacophore generation algorithm) ที่มีความสัมพันธ์หรือเกี่ยวข้องกับโปรตีนตัวรับ CD38 จึงได้สร้างโปรแกรมขึ้นมาเพื่อใช้ในการค้นหาสารใหม่ที่สามารถจับได้กับโปรตีนตัวรับ CD38 รวมทั้งการคัดเลือกยา การศึกษาดูความเข้ากันได้ และการตอบสนองต่อยากับโปรตีนเป้าหมายที่จะต้องมีความเสถียร (drug affinity responsive target stability หรือ DARTS) จากการใช้โปรแกรมในการศึกษา พบสารออกฤทธิ์ 3 ชนิด ประกอบด้วย ziyuglycoside II, brevifolincarboxylic acid และ 3,4-dihydroxy-5-methoxybenzoic acid ซึ่งมีการจับและเข้ากันได้กับส่วนโครงสร้างของเอ็นไซม์ ADP-ribosyl cyclase ซึ่งเป็นองค์ประกอบของโปรตีน CD38 ได้ดีมาก โดยสารทั้ง 3 ชนิดมีผลต่อการทำงานของเอนไซม์ ADP-ribosyl cyclase โดยทำให้มีปริมาณของแคลเซี่ยม (Ca2+) สูงขึ้นภายในไซโตพลาสม และส่งผลต่อการทำลาย nicotinamide adenine dinucleotide (NAD+) ในเซลล์ทดสอบชนิด NB4 (promyelocytic cell line) จากผลการทดลองนี้ชี้ให้เห็นว่าสารทั้งสามชนิดมีฤทธิ์เป็นตัวกระตุ้นการทำงานของเอ็นไซม์ ADP-ribosyl cyclase ของโปรตีนตัวรับ CD38 และทำให้เกิดการพัฒนาการของเซลล์ในสายมัยอิลอยด์ และเซลล์ NB4 ที่เกิดการพัฒนาการ มีความสามารถในการต้านเชื้อแบคทีเรียได้ ซึ่งการศึกษานี้เป็นการศึกษาในหลอดทดลอง โดยผลการทดลองเป็นไปตามปริมาณของเอ็นไซม์ ADP-ribosyl cyclase ที่เพิ่มมากขึ้นภายในเซลล์ ซึ่งสารสารมารถกระตุ้นการทำงานของเอนไซม์ ADP-ribosyl cyclase ให้มากขึ้น โดยเฉพาะในกระบวนการสร้างเซลล์เม็ดเลือดขาว (leukopoiesis) การสร้างภูมิคุ้มกันจากเม็ดเลือดขาว (leukocyte immunity) และการสร้างอินเตอร์เฟียรอน ไทป์ II (type II interferon) หรืออินเตอร์เฟียรอนแกมมา (interferon-gamma; IFN-γ) ซึ่งมีความสอดคล้องกับผลการทำนายผ่านเครือข่ายทางเภสัชวิทยา (network pharmacology prediction) ผลการทดลองทางด้านการทำงานทางชีวภาพของเซลล์ NB4 พบว่าอินเตอร์เฟียรอนแกมมาเหนี่ยวนำให้เกิดการพัฒนาการของเซลล์ในสายมัยอิลอยด์ นอกจากนี้ การวิเคราะห์ด้วย laser scanning confocal microscopy, การตรวจวัดพารามิเตอร์ทางโลหิตวิทยา (hematologic parameters measurement) และโฟลไซโตเมตทรี (flow cytometry) พบว่าสารกระตุ้นการทำงานของเอนไซม์ ADP- ribosyl cyclase และอินเตอร์เฟียรอนแกมมา มีผลต่อเซลล์มัยอิลอยด์ของหนูทดลองและปลาม้าลาย (zebrafish) ที่มีภาวะเม็ดเลือดขาวต่ำเนื่องจากได้รับการฉายรังสี โดยพบว่าสารสามารถกระตุ้นให้เกิดการยับยั้งแบคทีเรียทั้งการทำงานและจำนวน จากการทดลองทั้งในหลอดทดลอง (in vitro) และในสิ่งมีชีวิต (in vivo) แสดงให้เห็นว่าสารกระตุ้นการทำงานของเอนไซม์ ADP-ribosyl cyclase สามารถเพิ่มการสร้างและการต้านการติดเชื้อ (anti-infection) ของเซลล์มัยอิลอยด์ตัวแก่ (mature myeloid cells) ได้ ซึ่งสัญนิษฐานว่าน่าจะเกี่ยวข้องกับการทำงานของเอ็นไซม์ ADP-ribosyl cyclase และการสังเคราะห์อินเตอร์เฟียรอนแกมมา การใช้โปรแกรม GO และ KEGG แสดงให้เห็นว่ากลไกที่อาจจะเกี่ยวข้องกับการส่งสัญญานภายในเซลล์ของแคลเซี่ยม (calcium signaling) และมีผลต่อการสร้างอินเตอร์เฟียรอนแกมมา รวมทั้งการสร้างเซลล์ในสายมัยอิลอยด์ด้วย จากการศึกษาโดยใช้สารยับยั้งการปลดปล่อยแคลเซี่ยม (Ca2+ channel inhibitors) เพื่อเป็นการยับยั้งการกระตุ้นจากสารออกฤทธิ์ในการเหนี่ยวนำการแสดงออกของอินเตอร์เฟียรอนแกมมา และการพัฒนาการของเซลล์สายมัยอิลอยด์ พบว่า การกระตุ้นการส่งสัญญานของแคลเซี่ยมมีความเกี่ยวข้องกับกระบวนการสร้างเซลล์เม็ดเลือดขาว เมื่อทดสอบด้วยสารกระตุ้นการทำงานของเอนไซม์ ADP-ribosyl cyclase และจากการศึกษาโดยวิธีเวสเทอร์นบลอท (Western blot) และการตรวจสอบโดยใช้อิมมูโนฟลูออเรสเซ็นส์ (immunofluorescence) พบว่าสารออกฤทธิ์ที่ได้เลือกมา สามารถกระตุ้นเอ็นไซม์แคลซินูริน (calcineurin) ในเซลล์ NB4 และสามารถผลักดันให้มีการแสดงออกและการเคลื่อนที่ของโปรตีนนิวเคลียร์แฟกเตอร์ (nuclear factor) ชนิด activated T cells 2 (NFAT2) และเมื่อใช้สารยับยั้งการทำงานของเอนไซม์แคลซินูริน พบว่าสามารถยับยั้งการแสดงออกของโปรตีนอินเตอร์เฟียรอนและการพัฒนาการของเซลล์ในสายมัยอิลอยด์ได้ ซึ่งให้ผลเช่นเดียวกับสารยับยั้งการปลดปล่อยแคลเซี่ยมในเซลล์ NB4 โดยการไปยับยั้งการทำงานของโปรตีน NFAT2 การศึกษานี้สามารถสรุปได้ว่า platinum-based PARPi และ platinum-based bevacizumab มีข้อดีในการขยายระยะเวลาการมีชีวิตรอดในผู้ป่วย PSROC เพื่อช่วยให้การมีชีวิตรอดของผู้ป่วยดีขึ้น แต่การกลายพันธุ์ของโปรตีน BRCA จะต้องนำมาพิจารณาร่วมด้วย ยิ่งไปกว่านั้นการใช้สารกระตุ้นการทำงานของเอนไซม์ ADP-ribosyl cyclase แสดงให้เห็นถึงการเพิ่มของการสร้างเซลล์เม็ดเลือดขาว การพัฒนาการของเซลล์เม็ดเลือดขาว และเพิ่มภูมิคุ้มกันของร่างกายจากการกระตุ้นการส่งสัญญานผ่านโมเลกุลตามลำดับจากต้นทางถึงปลายทางคือ CD38/ADP-ribosyl cyclase-Ca2+-NFAT การพัฒนาต้นแบบการคัดกรองยาที่เกี่ยวข้องกับโปรตีนตัวรับ CD38 เป็นทางเลือกใหม่ในการใช้คัดกรองยาสำหรับผู้ป่วยที่มีปริมาณนิวโทรฟิลต่ำen_US
Appears in Collections:AMS: Independent Study (IS)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
641155803_YUANZHI LIU.pdfThe Complete Thesis2.19 MBAdobe PDFView/Open    Request a copy


Items in CMUIR are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.